Lysimeteranlage Wielenbach

Auf der Versuchsanlage Wielenbach betreibt das Bayerische Landesamt für Umwelt seit dem Frühjahr 2002 eine Lysimeterstation. Die Anlage verfügt über 8 hoch auflösende, wägbare Lysimeterstellplätze mit automatischer Sickerwassermengenzählung und einer anlageneigenen Klimawetterstation. Die Verknüpfung der verschiedenen hier gemessenen Einzelparameter erlaubt es, den Bodenwasserhaushalt der zu untersuchenden Lysimeter unter den am Standort herrschenden Wetterbedingungen zu beschreiben und das anfallende Sickerwasser sowohl in seiner Quantität als auch Qualität hochauflösend zu erfassen.

Lysimeteranlage Wielenbach mit Klimastation
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Lysimeteranlage Wielenbach mit Klimastation
Schematische Darstellung der Lysimeteranlage Wielenbach
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Schematische Darstellung der Lysimeteranlage Wielenbach

Die einzelnen zylindrischen Schwerkraftlysimeter sind 2 m hoch und weisen eine Oberfläche von 1 m2 auf. Um den Materialeinfluss der Gefäßwand auf das Sickerwasser möglichst gering zu halten, wurden die Edelstahlgefäße, die für die Schadstoff-Migration von Schwermetallen vorgesehen sind, mit HDPE ausgekleidet. Jeder einzelne Lysimeterstellplatz ist mit drei Wägzellen, die jeweils 2 t Nennlast aufnehmen können, ausgestattet. Diese Gerätekonfiguration ermöglicht somit eine Lastaufnahme bis zu 6 t. Die Genauigkeit der Waage beträgt dabei 10 g. Das Messsignal der Wägzellen wird von einem Messverstärker aufgenommen und an einen Datenlogger weitergegeben. Neben den Wägedaten nimmt der Datenlogger alle weiteren Messsignale der Sickerwassersammler sowie der Wetterstation auf. Mit Hilfe eines RS-485 Ethernet Konverter werden die Daten an einen Visualisierungsrechner weitergeleitet. Von hieraus ist es möglich, die verschiedenen Messprogramme zu steuern und die Daten weiterzuverarbeiten bzw. an ausgewählte Nutzer zu senden.

Blick in den Lysimeterkeller
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Blick in den Lysimeterkeller
Entnahme eines Lysimeters bei einer Altlast
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Entnahme eines Lysimeters bei einer Altlast

Bislang wurden in der Lysimeteranlage mehrere Untersuchungsprogramme zum Verhalten von anorganischen und organischen Kontaminationen bei Altlasten sowie zum Transportverhalten von Schadstoffen bei Wiederverwertungsmaßnahmen (Verfüllung von Gruben und Brüchen) durchgeführt. Seit 2006 laufen zusätzlich Untersuchungen zum Ausbreitungs- und Transportverhalten von Tierarzneimitteln, die mit der Gülle ausgebracht werden können.

In der Regel werden die einzelnen Lysimeter mit einem speziellen Fräsverfahren monolithisch entnommen. Bei diesem Verfahren bleibt gegenüber dem bislang üblichen hydraulischen Einpressen der Behälter in den Boden das ungestörte Bodengefüge weitestgehend erhalten, so dass sofort nach Einstellen des Lysimeters in die Anlage mit entsprechenden Untersuchungen begonnen werden kann. Bei entsprechenden Fragestellungen wie z.B. der Verwertungsmöglichkeit bestimmter Materialien werden die Behälter auch per Hand gefüllt und sukzessive leicht verdichtet, um auch hier möglichst realitätsnah arbeiten zu können.

Die monolithische Entnahme der Lysimeter erfolgt mit einem speziellen Fräsverfahren
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Die monolithische Entnahme der Lysimeter erfolgt mit einem speziellen Fräsverfahren
Mit einer speziellen Vorrichtung können die Lysimeter bei Bedarf in verschieden starke Scheiben getrennt werden
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Mit einer speziellen Vorrichtung können die Lysimeter bei Bedarf in verschieden starke Scheiben getrennt werden

In besonderen Fällen besteht die Möglichkeit, den Lysimeter nach Beendigung der Versuche in bis zu 10 cm dünne Scheiben zu zerlegen. So können kleinräumige Transport- und Abbauprozesse, die sich im laufenden Betrieb nicht feststellen lassen, nachvollzogen werden. Dafür wird eine spezielle Schneidevorrichtung mit einem diamantbesetzten Stahlseil verwandt, die auch größere Steine problemlos durchtrennen kann. Diese Zerlegung ist insbesondere für die Rekonstruktion biologischer Prozesse (z.B. für Untersuchungen zum natürlichen Reinigungsvermögen des Bodens bei bestimmten Kontaminationen) von Bedeutung, da sich hier im Boden oft kleinräumige Strukturen mit speziellen Milieubedingungen herausbilden können.